Способы для офтальмологических устройств со встроенными элементами метаповерхности

Способы для офтальмологических устройств со встроенными элементами метаповерхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении описаны офтальмологические устройства со вставками со средой и линзы, которые имеют элементы метаповерхности внутри или на них.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционно офтальмологическое устройство, такое как контактная линза, интраокулярная линза или пробка для слезной точки, представляет собой биосовместимое устройство, обладающее корректирующими, косметическими или терапевтическими качествами. Например, контактная линза может выполнять одну или более из функции коррекции зрения, косметической коррекции и терапевтической функции. Каждая функция обеспечивается физической характеристикой линзы. Конфигурация линзы с учетом светопреломляющего свойства позволяет проводить коррекцию зрения. Введение в материал линзы пигмента позволяет получить косметический эффект. Введение в материал линзы активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях. Таких физических характеристик можно добиться без подключения линзы к источнику питания. Пробка для слезной точки традиционно представляет собой пассивное устройство.

Недавно были описаны новые офтальмологические устройства на основе офтальмологических вставок с энергообеспечением и без энергообеспечения. Данные устройства могут использовать функцию энергообеспечения для питания активных оптических компонентов.

Недавно было показано, что уникальные плоские линзы можно сформировать при производстве специализированных поверхностных структур, имеющих расположенные на поверхности наноразмерные металлические элементы. Варьирование структуры элементарной ячейки наноразмерного элемента позволяет изготовить различные конфигурации устройств.

Может оказаться полезным создавать офтальмологические устройства путем встраивания в них наноразмерных структур.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, настоящее изобретение включает в себя вставку со средой, содержащую наноразмерные металлические элементы, которые составляют метаповерхность. Метаповерхность может представлять собой повторяющуюся схему из элементов с размерами, которые меньше длины волны для конкретной длины волны света. Взаимодействие элементов с размерами, которые меньше длины волны, может приводить к взаимодействию со светом и изменению фазовых характеристик света, повторно излучаемого элементами. В данном случае элементы можно рассматривать как наноразмерные антенны. Может существовать множество способов формирования наноразмерных металлических элементов на вставке, и данные вставки можно инкапсулировать в край офтальмологического материала для формирования офтальмологических устройств.

В некоторых вариантах осуществления устройство-вставку можно получить путем нанесения наноразмерных металлических элементов на трехмерную подложку, причем наноразмерные металлические элементы имеют площадь поверхности менее или приблизительно равную 10 000 нм²; и затем закрепления трехмерной подложки внутри вставки.

Согласно другому аспекту предусмотрен способ формирования офтальмологического устройства-вставки, содержащий:

нанесение наноразмерных элементов на подложку, причем часть элементов представляет собой проводящий электрод;

нанесение диэлектрического покрытия по меньшей мере на часть элемента, представляющего собой проводящий электрод;

обработку диэлектрического покрытия для создания предпочтения к первой текучей среде;

придание подложке с наноразмерными элементами трехмерной формы; и

закрепление трехмерной подложки внутри вставки.

При этом способ дополнительно содержит заполнение участков подложки смесью по меньшей мере двух несмешивающихся текучих сред, причем одна из несмешивающихся текучих сред представляет собой первую текучую среду, а любые другие текучие среды имеют противоположные характеристики смачивания по отношению к обработанному диэлектрическому покрытию.

При этом первая текучая среда включает в себя металлические наноразмерные компоненты, которые содержат одни или все из наносфер и наностержней, а поверхности металлических наноразмерных компонентов обрабатывают связывающимися с поверхностью химическими реагентами для получения предпочтительной сольватации в первой текучей среде.

Кроме того, поверхности металлических наноразмерных компонентов обрабатывают связывающимися с поверхностью химическими реагентами для получения предпочтительной сольватации от первой текучей среды.

При этом полученное таким образом офтальмологическое устройство размещается между поверхностью глаза и веком.

Кроме того, согласно способу использования офтальмологического устройства дополнительно активируют функции устройства-вставки с использованием сигнала активации, причем указанная функция соответствует регулированию фазовой характеристики падающего на устройство-вставку света путем взаимодействия света с наноразмерными элементами метаповерхности. Наноразмерные элементы метаповерхности образуются во вставке активным образом путем приложения к электродам внутри вставки электрического потенциала, тем самым приводя к получению характеристики смачивания, соответствующей первой текучей среде.

Кроме того, согласно указанному способу обеспечивают визуализацию эффекта на наблюдаемом пользователем изображении на основе активации офтальмологического устройства.

В указанном способе использования офтальмологического устройства приложение электрического потенциала производится электрической схемой, присоединяющей электрод на эффекте электросмачивания на диэлектрике к элементу питания, который содержится внутри офтальмологического устройства.

Согласно еще одному аспекту изобретения устройство-вставку можно получить путем формирования из наноразмерных металлических элементов периодической схемы по меньшей мере на части поверхности устройства-вставки. Периодическая схема может иметь пространственную периодичность, которая приблизительно равна различным длинам волн видимого света или меньше их. В некоторых вариантах осуществления выбор формы и размеров металлических элементов может определяться на основе моделирования необходимых фазовых характеристик наноразмерных элементов. Свет, падающий на элементы метаповерхности, может выходить из них с измененными фазовыми характеристиками, и это можно моделировать. Процесс конструирования может представлять собой процесс моделирования из первых принципов, в котором в самосогласованной модели используют природу структуры, ее общую схему, расположение отдельных элементов и другие факторы, а также необходимый эффект на свет. Альтернативно можно использовать итерационное моделирование на основе пробных конфигураций с регулированием на основе предыдущих результатов. В некоторых вариантах осуществления необходимые характеристики линзы наноразмерной металлической поверхности могут иметь радиально симметричные фокусирующие характеристики линзы. Модели могут создавать необходимые фазовые характеристики, которые обладают радиальной симметрией и фокусной характеристикой от эффекта группы элементов. Когда сформированная вставка имеет трехмерную и криволинейную поверхность в отличие от плоской поверхности, могут существовать протоколы оценки, которые могут подходить для преобразования полученных характеристик линзы офтальмологического устройства с элементами метаповерхности в модель офтальмологического устройства в трехмерном пространстве и представления метаповерхности эквивалентным плоским пространством. Могут существовать оценки эффективных фокусных характеристик метаповерхности, которые могут приводить к получению параметров конфигурации. Процесс можно использовать совместно с процессом итерационного моделирования, как указано выше.

В некоторых вариантах осуществления процессы моделирования можно проводить путем применения программных алгоритмов, параметры которых может задавать пользователь и которые можно выполнять в вычислительных системах. Задаваемые пользователем параметры могут основываться на теоретических требованиях. В других случаях офтальмолог может измерить офтальмологические характеристики и определить требуемые корректирующие меры для пациента и сформулировать данные в виде набора параметров для системы моделирования. В некоторых вариантах осуществления вычислительные системы могут выдавать числовые результаты или генерировать пространственную конфигурацию элементов в виде массивов точек данных конфигурации.

В некоторых вариантах осуществления, предпочтительно когда длина волны света соответствует видимой части спектра, металлические элементы могут иметь малые размеры поверхности. Например, элементы метаповерхности могут иметь площадь поверхности, составляющую 10 000 нм² или менее. В периодической природе расположения элементов метаповерхности возможно большое разнообразие. Их можно располагать в виде прямолинейной, полярной или радиальной схемы или иных периодических схем. Расстояние между соседними элементами может быть связано с необходимыми длинами волн света, с которыми должны взаимодействовать элементы. В некоторых вариантах осуществления данное расстояние может быть меньше или приблизительно равно ближней красной части видимого спектра. В некоторых вариантах осуществления расстояние или периодичность могут быть меньше или приблизительно равны 700 нм.

Вставку можно включить в край линзы. Край линзы может быть изготовлен из материалов, которые, как правило, используют при производстве контактных линз, таких как, например, гидрогели. В офтальмологический край линзы можно отлить элементы стабилизации, которые могут подходить для ориентации линзы на глазу. Данные элементы могут оказаться особенно полезны для элементов метаповерхности линзы, которые имеют корректирующие аспекты высокого порядка, причем корректирующие аспекты не являются радиально симметричными. Для установки в полученное офтальмологическое устройство можно использовать вставки различных конфигураций. Общая форма поверхности вставки, имеющей поверх себя элементы метаповерхности, может иметь выпуклую природу или альтернативно вогнутую природу. Другие формы, которые можно сформировать во вставки для офтальмологических устройств, также могут входить в уровень техники в рамках настоящего описания.

Также можно формировать активные или нестатические варианты осуществления элементов метаповерхности. В некоторых вариантах осуществления элементы можно сформировать из металлических слоев, которые можно использовать под воздействием электрической энергии для формирования или усиления активности элементов метаповерхности. Аспекты периодичности и формы активно формируемых структур могут быть аналогичны описанным в предшествующих разделах. В некоторых вариантах осуществления можно использовать принципы электросмачивания на диэлектрике (EWOD). Одна из несмешивающихся текучих сред в устройстве EWOD может содержать металлические наносферы или металлические наностержни. В некоторых вариантах осуществления наносферы или наностержни могут иметь модификации поверхности для усиления их предпочтения к той или иной из текучих сред EWOD. В некоторых вариантах осуществления модификацию поверхности можно провести путем химического закрепления молекул-лигандов на наноразмерных металлических компонентах. Поверхность вставки в тех местах, где будут активно сформированы элементы метаповерхности, может иметь участки с такой предпочтительной свободной энергией поверхности, чтобы дифференциально взаимодействовать с текучими средами EWOD. В некоторых вариантах осуществления неактивное состояние участков EWOD может определять состояние, в котором текучая среда, содержащая наносферы, наностержни или иные металлические компоненты заданной формы, может быть диффузно распределена в пространстве. При приложении электрического поля в устройстве EWOD может произойти активация предпочтительного смачивания на необходимых участках, что приведет к сбору текучей среды, содержащей наноразмерные металлические составляющие, в формы, представляющие собой элементы метаповерхности.

Можно сформировать контактные линзы, содержащие вставки с трехмерными пространственными формами, у которых по меньшей мере в некоторых частях поверхностей вставок могут находиться статические или активные элементы метаповерхности, причем элементы метаповерхности дают эффект линзы. Некоторые варианты осуществления с активными элементами метаповерхности могут содержать компоненты, которые работают на основе явления электросмачивания на диэлектрике. В текучих средах элементов EWOD могут присутствовать наноразмерные компоненты, которые в некоторых случаях могут представлять собой наносферы или наностержни. Модификацию поверхности наноразмерных компонентов в текучей среде можно проводить различными способами, которые могут включать в себя химическое закрепление молекул на поверхностях наноразмерных компонентов для изменения их предпочтения к одной или более текучим средам электросмачивания на диэлектрике. Варианты осуществления с нанесенными активными элементами метаповерхности могут реагировать на электрическое поле, которое может управляться другими компонентами, размещенными во вставке или внутри офтальмологического устройства. В некоторых вариантах осуществления электрически управляемое формирование активных поверхностных элементов метаповерхности может позволить получить контактную линзу с переменным фокусом.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлен пример осуществления вставки со средой для офтальмологического устройства с энергообеспечением и пример осуществления офтальмологического устройства с энергообеспечением.

На Фиг. 2 представлен пример контактной линзы с различными элементами, включая встроенную одноэлементную вставку, которая может подходить для реализации аспектов уровня техники, описанного в настоящем документе.

На Фиг. 3 представлен пример альтернативного варианта осуществления по сравнению с показанным на Фиг. 2.

На Фиг. 4 представлен пример контактной линзы с различными элементами, включая встроенную многоэлементную вставку, которая может подходить для реализации аспектов уровня техники, описанного в настоящем документе.

На Фиг. 5 представлены аспекты предшествующего уровня техники, относящиеся к линзе на основе плоского элемента метаповерхности и к разработке элементов метаповерхности с гиперболическим профилем фазы, которые могут функционировать в качестве линзы.

На Фиг. 6 представлены изменения в моделировании наноструктур на основе трехмерных подложек линзы по сравнению с плоскими подложками.

На Фиг. 7 представлена оценка фазовой характеристики, которая подходит для моделирования линзы.

На Фиг. 8 представлен пример вставки со средой, содержащей активные элементы и элементы метаповерхности.

На Фиг. 9 представлен пример активного офтальмологического устройства со структурами, которые применяют элементы метаповерхности при активации.

На Фиг. 10 представлен альтернативный пример активного офтальмологического устройства со структурами, которые применяют элементы метаповерхности при активации.

На Фиг. 11 представлены примеры способов разработки и формирования офтальмологических устройств со встроенными статическими элементами метаповерхности.

На Фиг. 12 представлены примеры способов разработки и формирования офтальмологических устройств со встроенными динамическими элементами метаповерхности.

На Фиг. 13 представлены примеры способов использования офтальмологических устройств со встроенными динамическими элементами метаповерхности.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к офтальмологическому устройству, имеющему компоненты метаповерхности, которые могут приводить к изменениям электромагнитного излучения в среде глаза. В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления. Предполагается, что специалисту в данной области будут понятны возможности создания вариантов, модификаций и изменений. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается указанными примерами осуществления.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В приведенном описании и пунктах формулы, относящихся к настоящему изобретению, используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения.

С энергообеспечением - при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию возможности подачи электрического тока или хранения электрической энергии внутри устройства.

Энергия - в настоящем документе обозначает способность физической системы к выполнению работы. Многие способы применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к указанной способности осуществления электрического воздействия при выполнении работы.

Источник энергии - в настоящем документе обозначает устройство или слой, способный подавать энергию или переводить логическое или электрическое устройство в состояние энергообеспечения.

Устройство сбора энергии - в настоящем документе обозначает устройство, способное извлекать энергию из среды и превращать ее в электрическую энергию.

Функционализированный - при использовании в настоящем документе термин обозначает создание слоя или устройства, способного выполнять некоторую функцию, включая, например, питание энергией, активацию или управление.

Утечка - в настоящем документе обозначает нежелательную потерю энергии.

Линза или офтальмологическое устройство - при использовании в настоящем документе термин относится к любому устройству, расположенному в глазу или на нем. Эти устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию, выполнять косметическую функцию или могут выполнять функцию, не связанную с глазом. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое применяют для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. Альтернативно линза может обеспечивать неоптические функции, такие как, например, мониторинг уровня глюкозы или введение лекарственного средства. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.

Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ) - в настоящем документе обозначает мономерный или форполимерный материал, который можно отверждать и поперечно сшивать или поперечно сшивать для формирования офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как, например, УФ-блокаторы, тонирующие вещества, фотоинициаторы или катализаторы, а также прочие необходимые добавки для офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.

Линзообразующая поверхность - при использовании в настоящем документе термин относится к поверхности, используемой для литья линзы. В некоторых вариантах осуществления любая такая поверхность может иметь поверхность с обработкой оптического качества, что означает, что данная поверхность достаточно гладкая и сформирована так, что поверхность линзы, изготовленной путем полимеризации линзообразующего материала, находящегося в контакте с поверхностью формы для литья, имеет оптическое качество. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы необходимых оптических характеристик, включая, без ограничений, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических степенных аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы и т.п., а также любых их комбинаций.

Литий-ионный элемент - в настоящем документе обозначает электрохимический элемент, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате движения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, как правило, называемый аккумуляторной батареей, в своей типичной форме может быть возвращен в состояние с более высоким зарядом или перезаряжен.

Вставка со средой - при использовании в настоящем документе относится к герметизированной вставке, которая будет включена в офтальмологическое устройство со встроенной электроникой. Элементы питания и схема могут быть встроены во вставку со средой. Вставка со средой определяет основное назначение офтальмологического устройства со встроенной электроникой. Например, в вариантах осуществления, в которых офтальмологическое устройство со встроенной электроникой позволяет пользователю корректировать оптическую силу, вставка со средой может включать в себя элементы питания, управляющие частью жидкостного мениска в оптической зоне. В альтернативном варианте осуществления вставка со средой может иметь кольцевую форму, так что оптическая зона не содержит материал. В таких вариантах осуществления функция энергообеспечения линзы может быть не связана с оптическим качеством, а может предусматривать, например, контроль уровня глюкозы или введение лекарственного средства.

Метаповерхность - в настоящем документе обозначает искусственно созданную комбинацию наноразмерных элементов, расположенных с некоторой периодичностью. Комбинации позволяют получить подходящие характеристики, отличные от характеристик естественных структур. Во многих вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, взаимодействие элементов со светом, особенно в видимой части спектра, позволяет создавать устройства линз.

Форма для литья - при использовании в настоящем документе означает жесткий или полужесткий объект, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, формирующие переднюю изогнутую часть формы для литья и заднюю изогнутую часть формы для литья.

Наноразмерный - в настоящем документе обозначает элемент, который имеет элемент или элементы, размер которого или которых по меньшей мере в одном измерении меньше приблизительно 1 микрона; таким образом, размер по меньшей мере для одного измерения может быть описан в нанометрах.

Рабочий режим - в настоящем документе обозначает состояние с высоким потреблением тока, при котором ток, проходящий по схеме, позволяет устройству выполнять свою основную функцию энергообеспечения.

Оптическая зона - в настоящем документе обозначает область офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Сила - в настоящем документе обозначает выполненную работу или переданную энергию за единицу времени.

Перезаряжаемый или повторно подключаемый к источнику энергии - в настоящем документе обозначает возможность быть возвращенным в состояние с более высокой способностью к выполнению работы. Многие способы применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности проводить электрический ток определенной величины и в течение определенного промежутка времени.

Повторно подключить к источнику энергии или перезарядить - в настоящем документе обозначает восстановление состояния с более высокой способностью совершать работу. Многие способы применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к восстановлению способности устройства проводить электрический ток определенной величины и в течение определенного промежутка времени.

Эталон - в настоящем документе обозначает схему, в идеальном варианте создающую фиксированное и стабильное напряжение или выходное значение тока, которое подходит для применения в других схемах. Эталон может быть основан на запрещенной энергетической зоне, может иметь компенсацию температуры, подачи питания и технологических вариаций и может быть специально рассчитан для конкретной специализированной интегральной схемы (ASIC).

Высвобожденный из формы для литья - в настоящем документе обозначает линзу, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо закреплена на ней таким образом, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.

Функция сброса - в настоящем документе обозначает самоактивирующийся алгоритмический механизм для установки схемы в определенное предварительно заданное состояние, включая, например, логическое состояние или состояние энергообеспечения. Функция сброса может включать в себя, например, схему сброса при включении питания, которая может в сочетании с механизмом переключения обеспечивать надлежащую подачу питания на микросхему, как при первоначальном подключении к источнику энергии, так и при выходе из режима сохранения энергии.

Спящий режим или режим ожидания - в настоящем документе обозначает состояние низкого потребления тока устройства с энергообеспечением после того, как механизм переключения будет перекрыт с целью энергосбережения, когда рабочий режим не требуется.

Наложение - при использовании в настоящем документе термин относится к расположению по меньшей мере двух слоев с компонентами в непосредственной близости друг к другу таким образом, чтобы по меньшей мере часть одной поверхности одного из слоев контактировала с первой поверхностью второго слоя. В некоторых вариантах осуществления между двумя слоями может находиться пленка, обеспечивающая сцепление или выполняющая иные функции, так что слои находятся в контакте друг с другом через указанную пленку.

Наложенные друг на друга интегрированные многокомпонентные устройства, или SIC-устройства, - в настоящем документе обозначает результаты применения технологий упаковки, позволяющие собирать тонкие слои подложек, которые могут включать электрические и электромеханические устройства, в функциональные интегрированные устройства путем наложения по меньшей мере части каждого слоя друг на друга. Слои могут содержать многокомпонентные устройства различных типов, материалов, форм и размеров. Более того, слои могут быть изготовлены по различным технологиям производства устройств для получения различных контуров.

Режим сохранения энергии - в настоящем документе обозначает состояние системы, содержащей электронные компоненты, в которой источник энергии обеспечивает или должен обеспечивать минимальный проектный ток нагрузки. Этот термин не является взаимозаменяемым с режимом ожидания.

Вставка подложки - в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, способную поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В некоторых вариантах осуществления вставка подложки также поддерживает один или более компонентов.

Механизм переключения - в настоящем документе обозначает компонент, интегрированный в схему, обеспечивающий различные уровни сопротивления, который может реагировать на внешний стимул и который является независимым от офтальмологического устройства.

Трехмерный - в настоящем документе обозначает форму или поверхность, которые по существу не являются плоскими.

ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕМ

На фиг. 1 представлен пример осуществления вставки со средой 100 для офтальмологического устройства с энергообеспечением и соответствующее офтальмологическое устройство с энергообеспечением 150. Вставка со средой 100 может содержать оптическую зону 120, которая может быть или не быть функциональной в плане коррекции зрения. Если функция энергообеспечения офтальмологического устройства не связана со зрением, оптическая зона 120 вставки со средой 100 может не содержать материала. В некоторых вариантах осуществления вставка со средой 100 может включать в себя часть, не находящуюся в оптической зоне 120, содержащую подложку 115, встроенную с элементами питания 110 и электронными компонентами 105. Могут существовать различные варианты осуществления, относящиеся к включению элементов метаповерхности в офтальмологические устройства; однако во многих могут использоваться части поверхности внутри оптической зоны 120, на которые размещают элементы метаповерхности.

В некоторых вариантах осуществления источник энергии 110, который может представлять собой, например, батарею, и нагрузка 105, которая может представлять собой, например, полупроводниковый кристалл, могут быть прикреплены к подложке 115. Проводящие дорожки 125 и 130 могут обеспечивать электрическое соединение между электронными компонентами 105 и элементами питания 110. Вставка со средой 100 может быть полностью инкапсулирована для защиты и вмещения элементов питания, дорожек и электронных компонентов. В некоторых вариантах осуществления инкапсулирующий материал может быть полупроницаемым, например, для предотвращения попадания определенных веществ, таких как вода, во вставку со средой 100, и обеспечения входа и выхода определенных веществ, таких как газы окружающей среды и побочные продукты реакций в элементах питания, во вставку со средой 100 и из нее.

В некоторых вариантах осуществления вставка со средой 100 может быть включена в офтальмологическое устройство 150, которое может содержать полимерный биосовместимый материал. Офтальмологическое устройство 150 может включать в себя конструкцию из жесткой центральной части и мягкой «юбки», где центральный жесткий оптический элемент содержит вставку со средой 100. В некоторых конкретных вариантах осуществления вставка со средой 100 может иметь прямой контакт с атмосферой и с поверхностью роговицы, соответственно, на своей передней и задней поверхностях, или альтернативно вставка со средой 100 может быть инкапсулирована в офтальмологическое устройство 150. Периферическая зона 155 офтальмологической линзы 150 может состоять из мягкого материала края, включая, например, гидрогелевый материал.

Инфраструктура вставки со средой 100 и офтальмологическое устройство 150 могут обеспечивать условия для множества вариантов осуществления, включая наноструктурированные элементы для формирования метаповерхностей. Некоторые из данных вариантов осуществления могут включать чисто пассивное функционирование офтальмологического устройства, где, например, компонент метаповерхности обеспечивает оптические эффекты, связанные, например, с коррекцией зрения. Другие варианты осуществления могут включать офтальмологическое устройство с активными функциями, в которых сами компоненты метаповерхности также обеспечивают пассивное функционирование. Кроме того, в дополнительных вариантах осуществления компоненты метаповерхности могут сами быть частью активной функции офтальмологического устройства.

На фиг. 2 представлен вид в поперечном сечении элемента 200 как пример одноэлементной вставки. На фиг. 2 офтальмологическое устройство 220 может иметь поперечное сечение 230, которое представляет собой поперечное сечение по местоположению, представленному линией 210. В примере осуществления оптическая зона офтальмологического устройства 220 может включать в себя поляризующий элемент, который в поперечном сечении может быть представлен как элемент 235. На поверхности элемента 235 могут находиться наноструктурированные элементы для формирования метаповерхности. В других вариантах осуществления элемент 235 может сам по себе представлять поверхность, на которой находятся элементы метаповерхности. Элемент 235 может представлять собой подложку трехмерной формы, которая закреплена на других формирующих вставку элементах для формирования вставки.

Кроме того, вне оптической зоны устройства могут находиться печатные рисунки, нанесенные на одноэлементную вставку, как показано элементом 221, а также в поперечном сечении как элементы 231. В некоторых вариантах осуществления элемент вставки может просто содержать компоненты метаповерхности в элементе 235 и необязательно участок с печатным рисунком в элементе 231.

Как показано в поперечном сечении, элемент одноэлементной вставки 235 может иметь трехмерную форму. Например, элементу можно придать криволинейную трехмерную форму путем термоформования тонкого листового материала, исходно имеющего плоскую форму. Элементы метаповерхности можно нанести на такой лист либо до, либо после проведения данного термоформования.

В некоторых вариантах осуществления могут предъявляться определенные требования к ориентации офтальмологической линзы в среде глаза. Элементы 250 и 260 могут представлять собой элементы зоны стабилизации, которые способствуют ориентации сформированной офтальмологической линзы на глазу пользователя. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления применение элементов стабилизации на одноэлементной вставке может позволить ориентировать ее относительно литых элементов стабилизации. Возможность ориентации может оказаться особенно важной для размещения элементов метаповерхности, которые по своей природе не являются радиально симметричными, что имеет место для схемы, корректирующей аберрации зрения второго и более высоких порядков.

На фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении элемента 300 в качестве вариации примера одноэлементной вставки, показанной на фиг. 2. На фиг. 3 офтальмологическое устройство 320 может иметь представление в поперечном сечении 330, которое представляет собой поперечное сечение по местоположению, представленному линией 310. В одном примере осуществления оптическая зона офтальмологического устройства 320 может включать в себя часть, необязательно показанную в масштабе на рисунке, в которой форма поверхности является вогнутой для падающего излучения, в отличие от выпуклой ориентации. Это делает возможными варианты осуществления, в которых вместо регулировки фокусирующих аспектов офтальмологической линзы элементы метаповерхности могут регулировать дефокусирующие аспекты поверхности линзы. На вогнутой поверхности элемента 335 могут находиться наноструктурированные элементы для формирования метаповерхности. Кроме того, вне оптической зоны устройства могут находиться печатные рисунки, помещенные на одноэлементную вставку, как показано элементом 321, а также в поперечном сечении как элементы 331. В некоторых вариантах осуществления элемент вставки может просто содержать компоненты метаповерхности в элементе 335 и необязательно участок с печатным рисунком в элементе 331. По тем же причинам, что и в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, в офтальмологическое устройство могут быть встроены юстировочные элементы или зоны стабилизации, показанные как элементы 350 и 360, и на вставку могут быть нанесены печатные рисунки, показанные как элементы 331.

На фиг. 4 представлен элемент 400 в качестве примера дополнительных вариантов осуществления, в которых для формирования офтальмологических устройств можно использовать многоэлементные вставки. У элемента 405 многоэлементная вставка 422 может включать в себя активный элемент в оптической зоне. На рисунке показан вид в поперечном сечении 430 по линии 410. Для целей иллюстрации офтальмологическая линза также включает в себя печатные элементы как элемент 431, который в поперечном сечении может быть представлен как элемент 431. Кроме того, пример линзы может включать в себя элементы стабилизации 450 и 460.

Многоэлементные вставки также могут подходить для вариантов осуществления кольцевой формы, у которых в оптической зоне отсутствует материал вставки. При использовании метаповерхностей можно выполнить модификацию данного типа кольцевой вставки, в которой на участках, показанных на рисунке как элементы 436, можно выполнить кольцевую форм